中科院南海海洋所揭示海馬雄性育之謎

中科院南海海洋研究所林強課題組及其合作研究小組在國際上率先完成了海馬的全基因組研究，揭示了海馬是一種快速進化的物種，並從基因層面探討了育兒袋形成和懷孕過程，揭開了海馬雄性育兒之謎。

來源 中國科學院南海海洋研究所

編輯 紫蘇

國際學術期刊Nature主刊於12月15日以封面長篇論文（Article）的形式在線發表了中國科學院南海海洋研究所林強研究員課題組主導，德國、新加坡、華大基因等實驗室共同完成的研究論文「The seahorse genome and the evolution of its specialized morphology」（論文信息見文末）；該研究首次完成了海馬全基因組的測序與分析，在此基礎上揭示了海馬在長期適應近海和島礁環境的過程中出現的適應性進化特徵。

海馬是一類小型的硬骨魚類，隸屬於海龍科、海馬屬，它們廣泛分布於世界各大海域，是海洋生態系統中重要的環境指示物種。海馬具有雄性育兒的繁殖特徵和特異的交配行為，雄性海馬具有育兒袋，受精卵可在其中孵化，這種特殊器官的發育以及繁殖行為的特殊性使得海馬在進化生物學和繁殖生物學的研究中受到科學界的高度關注。

Nature封面論文（海馬: Evolution at a gallop）

林強課題組及其合作研究小組在國際上率先完成了海馬的全基因組研究，揭示了海馬是一種快速進化的物種（圖1），並從基因層面探討了育兒袋形成和懷孕過程，揭開了海馬雄性育兒之謎；與此同時，該團隊瞄準國際上對於海洋魚類的進化研究高地，首次闡明了海馬特異體型進化機制，證明了tbx4基因的缺失導致了海馬的腹鰭丟失（圖2），為人類重新認識海洋魚類進化地位和環境適應性開拓了新視角，對推動海洋生物學科發展具有重大意義。

圖1：海馬的特異體型及其進化速率

圖2：CRISPR/Cas9tbx4-/-斑馬魚敲除實驗揭示tbx4基因丟失導致海馬腹鰭缺失

題目The seahorse genome and the evolution of its specialized morphology

作者Qiang Lin,Shaohua Fan,Yanhong Zhang et.al

AffiliationsContributionsCorresponding authors

刊期Nature (15 December 2016)

doi:10.1038/nature20595

發表日期Published online 14 December 2016

摘要Seahorses have a specialized morphology that includes a toothless tubular mouth, a body covered with bony plates, a male brood pouch, and the absence of caudal and pelvic fins. Here we report the sequencing and de novo assembly of the genome of the tiger tail seahorse, Hippocampus comes. Comparative genomic analysis identifies higher protein and nucleotide evolutionary rates in H. comes compared with other teleost fish genomes. We identified an astacin metalloprotease gene family that has undergone expansion and is highly expressed in the male brood pouch. We also find that the H. comes genome lacks enamel matrix protein-coding proline/glutamine-rich secretory calcium-binding phosphoprotein genes, which might have led to the loss of mineralized teeth. tbx4, a regulator of hindlimb development, is also not found in H. comes genome. Knockout of tbx4 in zebrafish showed a 『pelvic fin-loss』 phenotype similar to that of seahorses.